含聚丙烯酰胺(PAM)驱油废水处理技术

在不同的初始PAM浓度和吸附温度下，H-Beta对PAM的吸附在初始阶段均表现出较大的速率，吸附量快速上升，曲线较陡;随着吸附进行，速率降低，吸附量增加不明显，曲线趋缓，最后达吸附平衡.初始PAM浓度越低，达到平衡所需时间越短.在相同PAM初始浓度下，随着温度升高，H-Beta对PAM的吸附速率增加，达到吸附平衡所需时间逐渐降低.这与Yi等(2011)在研究PAM在PVDF  UF 膜上的吸附时得到的结果一致.

采用准一级动力学方程(式(1))、准二级动力学方程(式(2))、Elovich方程(式(3))和颗粒内扩散模型(式(4))对上述动力学曲线进行拟合.

式中，qe为吸附达平衡时的吸附量(mg ˙ g-1)，qt为吸附时间为t(min)时的吸附量(mg ˙  g-1)，k1为准一级动力学速率常数(min-1)，k2为准二级动力学速率常数(g ˙ mg-1 ˙ min-1)，α为吸附速率常数(mg ˙ g-1 ˙  min-1)，β为脱附常数(g ˙ mg-1)，k3为颗粒内扩散速率常数(g ˙(mg ˙ min0.5)-1)，C为截距(mg ˙ g-1).

按照上述4种动力学模型拟合得到的参数值列于表  2中.可见，在不同初始浓度和温度条件下，准二级动力学方程可决系数最高(R2>0.99)，说明其能较好地反映PAM在H-Beta分子筛上的吸附动力学特征.此外，在不同条件下，颗粒内扩散模型也具有较高的可决系数(R2>0.90)，说明吸附可能受到内扩散控制;但拟合参数C值不为0，说明内扩散不是唯一的影响因素.

表 2 吸附动力学方程拟合参数

将lnk2对1/T作图，具体如图 2所示.根据Arrhenius方程计算初始浓度为100、200和500 mg ˙  L-1时的表观活化能(Ea)分别为41.8、33.8和24.8 kJ ˙ mol-1.一般认为Ea在5~40 kJ ˙ mol-1范围内为物理吸附(Nollet  et al.,  2003)，因此，当PAM初始浓度较低时，吸附过程表现为化学吸附特征，而随着初始浓度的增加，Ea逐渐降低，此时，H-Beta对PAM的吸附则向物理吸附转变.

图 2 不同初始浓度下的Arrhenius曲线

3.2 吸附热力学

3.2.1 吸附等温线

不同温度下的吸附等温线如图  3所示.可见，PAM在H-Beta上的吸附过程分为两段：第一段为低平衡浓度区，H-Beta对PAM的吸附量随着平衡浓度的升高迅速升高，随后达平台区;第二段为高浓度区，H-Beta对PAM的吸附量随平衡浓度的增加而持续增加.因此，将吸附等温线划分为低平衡浓度区和高平衡浓度区，在两个浓度区均用Freundlich模型(式(5))和Langmuir模型(式(6))拟合数据，结果见表  3.

图 3 不同温度下H-Beta对PAM的吸附等温线